汽車(chē)用水性環(huán)保防腐涂料的研究

汽車(chē)用水性環(huán)保防腐涂料的研究

0水性眼底合一防腐涂料的合成在19世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)受到了全世界的關(guān)注。目前,國(guó)內(nèi)防腐涂料以溶劑型居多,含有機(jī)揮發(fā)物比較高,有些產(chǎn)品含有苯類(lèi)、乙二醇醚類(lèi)等有害溶劑,對(duì)于制造和涂裝人員的身體傷害較大,對(duì)環(huán)境破壞比較嚴(yán)重。而且這類(lèi)防腐涂料中多含有重金屬鹽類(lèi)防銹顏料,如紅丹、黃丹、鍶鉻黃、鋅鉻黃、四鹽基鋅黃等,會(huì)造成土壤污染并危及人類(lèi)健康。近年來(lái),國(guó)外出現(xiàn)了一些水性環(huán)保底面合一防腐涂料,性能較好,但主要以烘干為主,能耗較高,涂裝較復(fù)雜,耐鹽霧性能一般。國(guó)內(nèi)該類(lèi)產(chǎn)品主要是以低溫烘干為主,自干性能和耐鹽霧性能較差,在涂裝和使用性能上表現(xiàn)欠佳。根據(jù)汽車(chē)零配件,如傳動(dòng)軸、齒輪箱、汽車(chē)散熱器、冰箱用壓縮機(jī)等領(lǐng)域用涂料的要求,需要涂膜具有較好的自干性能,耐鹽霧性能要達(dá)到360h以上。環(huán)氧防腐涂料是目前世界上用量最大且最為重要的防腐涂料品種之一。酯化型環(huán)氧樹(shù)脂是我國(guó)目前環(huán)氧樹(shù)脂中生產(chǎn)量較大的一種,具有常溫自干、極佳的附著力、優(yōu)異的耐化學(xué)性能和物理機(jī)械性能等特性,而丙烯酸樹(shù)脂有著優(yōu)良的保光保色性及耐紫外線性。本試驗(yàn)將丙烯酸混合單體引入環(huán)氧酯分子中,合成水溶性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂,由此制成的水性底面合一防腐涂料兼有兩種樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)汽車(chē)零配件等領(lǐng)域的涂裝。而且為單組分,貯存穩(wěn)定性好,既可常溫自干,也可烘干,涂裝方便。以水作溶劑,對(duì)環(huán)境污染小,是一種具有發(fā)展前景的產(chǎn)品。1試驗(yàn)部分1.1為親水環(huán)氧樹(shù)脂化合物制備的丙烯樹(shù)脂1.1.1酯、苯乙烯、脂肪酸丁酯、脂肪酸乙醇胺的合成環(huán)氧樹(shù)脂E-20、亞麻油酸、丁烯酸、二甲苯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、過(guò)氧化苯甲酰、叔丁基過(guò)氧化氫、丙二醇丁醚、鏈轉(zhuǎn)移劑、十二烷基硫醇、二甲基乙醇胺,以上均為國(guó)產(chǎn);催化劑DBTO,進(jìn)口。1.1.2二甲苯的制備將E-20環(huán)氧樹(shù)脂、亞麻油酸、丁烯酸、催化劑DBTO、回流二甲苯按配方量加入裝有攪拌器、溫度計(jì)、惰性氣體管、回流冷凝器的四口瓶,通入惰性氣體,緩慢升溫至200℃,保持回流,將酸價(jià)降至5mgKOH/g以下,蒸出二甲苯,降溫至100℃,加入配方量的丙二醇丁醚,攪拌均勻,過(guò)濾包裝備用。1.1.3混合單體的雙?；郊柞＜谆┧峒柞サ闹苽鋵h(huán)氧酯預(yù)聚物加入裝有攪拌器、溫度計(jì)及直立冷凝器的四口瓶中,緩慢升溫至(130±5)℃,將配方量的鏈轉(zhuǎn)移劑和80%過(guò)氧化苯甲酰溶解于混合單體(甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸)中,控制滴加速度,在2h勻速滴加完。保溫30min,補(bǔ)加余下的過(guò)氧化苯甲酰至轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%以上。降溫至50℃,加入配方量的叔丁基過(guò)氧化氫,降溫至40℃,用二甲基乙醇胺中和至pH值7.5~8.5,并用配方量的去離子水,調(diào)整固體分至50%±2%,攪拌均勻,制得水性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂。1.2抗腐劑與材料的結(jié)合制備1.2.1改性三聚磷酸鋁、防銹劑的制備自制水性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂、去離子水、分散劑SMB、消泡劑、潤(rùn)濕劑、三乙醇胺、水性炭黑、500目云母氧化鐵紅、超細(xì)硫酸鋇、磷酸鋅、改性三聚磷酸鋁、防銹劑827、BYK346、增稠劑PUR62、水性催干劑、防閃銹劑。1.2.2有關(guān)預(yù)算見(jiàn)表11.2.3砂磨細(xì)度將1~6加入分散缸中,攪拌均勻,邊攪拌邊加入7~12,中速分散20min,砂磨至細(xì)度為30μm以下,轉(zhuǎn)入調(diào)漆缸。邊攪拌邊加入13~16,中速攪拌10min,緩慢加入17,攪拌10min,用18調(diào)整黏度,合格后過(guò)濾包裝。1.3性能試驗(yàn)見(jiàn)表21.4鹽霧試驗(yàn)依照國(guó)標(biāo)GB/T1771-79進(jìn)行鹽霧試驗(yàn),將試驗(yàn)樣板以15°~25°角放置在鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi),每48h觀察一次試驗(yàn)結(jié)果,每96h測(cè)1次噴霧量。水性底面合一防腐涂料與同類(lèi)溶劑型涂料耐鹽霧性能試驗(yàn)對(duì)比,結(jié)果如表3。2結(jié)果與討論2.1水性環(huán)氧酯改性丙烯酸酯預(yù)聚體的改性水性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂作為水性底面合一防腐涂料的成膜物質(zhì),其性能直接影響涂料的性能。在設(shè)計(jì)水性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂的過(guò)程中引入了環(huán)氧酯預(yù)聚體,這樣有利于提高產(chǎn)品附著力,改善涂膜的氧化干燥性能。但是,環(huán)氧酯預(yù)聚體不能太多,否則,樹(shù)脂分子間內(nèi)聚力增強(qiáng),導(dǎo)致樹(shù)脂黏度增大,制得的涂膜水溶性變差。其次,通過(guò)調(diào)整甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸-2-乙基已酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸在樹(shù)脂中的配比,來(lái)調(diào)整水性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂的干性、硬度、柔韌性、耐濕熱、抗老化性能,以滿足所需的性能指標(biāo)。同時(shí),還要考慮水性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂所制備涂料的穩(wěn)定性。2.2涂膜的物理防腐性能常用的含鉛、鉻等重金屬顏料具有較好的防銹性能,但是有毒,因此其使用范圍受到限制。采用云母氧化鐵紅-磷酸鋅-改性三聚磷酸鋁-防銹助劑827顏填料體系,云母氧化鐵紅為物理防銹顏料,能夠提高涂膜的致密度與屏蔽作用。磷酸鋅-改性三聚磷酸鋁具有較好地穩(wěn)定性,無(wú)毒,耐水性和防腐蝕性較好,能與鐵離子進(jìn)行絡(luò)合,起到防銹的作用。防銹助劑827能很好地提高涂膜的耐鹽霧性能,填料能降低成本,改善涂膜的物理機(jī)械性能。顏料體積濃度(PVC)對(duì)防腐性能有很大的影響,隨著PVC的增加,防腐蝕性能增加涂膜光澤下降,而超過(guò)CPVC值防腐性能反而下降,因此一般實(shí)際應(yīng)用均是低于CPVC值。選擇合適的體積顏料濃度是制備符合質(zhì)量要求涂料的關(guān)鍵。2.3分散劑對(duì)水性工業(yè)涂料耐水性能的影響在水性工業(yè)涂料中,分散劑對(duì)涂膜耐水性能影響較大,因此分散劑的選擇及用量是制備水性工業(yè)涂料的關(guān)鍵之一。不同分散劑對(duì)涂膜耐水性能的影響如表4。從表4可見(jiàn),SMB/磷酸酯類(lèi)潤(rùn)濕劑配合使用,對(duì)于體系有較好的分散效果,對(duì)涂膜的耐水性具有幫助作用。2.4傳統(tǒng)催干劑的不足催干劑是涂料生產(chǎn)中的一種重要助劑,它能加速不飽和油類(lèi)的氧化聚合,提高涂膜的干燥性能,用量極少,但是作用顯著。傳統(tǒng)催干劑是鈷、錳、鉛、鋅、鈣的有機(jī)羧酸鹽,其中,使用最多的是錳、鉛鹽,而鉛鹽的使用量占催干劑問(wèn)題的1/3,造成了人體及環(huán)境的毒害和污染。當(dāng)前稀土催干劑成為眾多催干劑中綜合性能較好的產(chǎn)品,稀土催干劑具有特殊的外層電子結(jié)構(gòu),不僅能通過(guò)其自身價(jià)態(tài)的變化將干性油氧化,而且對(duì)樹(shù)脂中的極性基團(tuán)羥基、羧基具有絡(luò)合作用。2.5防閃銹劑的引入水性工業(yè)涂料用于金屬防護(hù)涂裝時(shí),其干燥過(guò)程中存在閃銹問(wèn)題,因此水基涂料系統(tǒng)中需引入防閃銹劑。另外,根據(jù)需要還要進(jìn)行消泡、防沉、pH值調(diào)節(jié)劑等的選擇,起到平衡涂料性能的作用。3本產(chǎn)品的分散劑.具有面漆的裝飾效果,符合環(huán)保要求(1)本試驗(yàn)通過(guò)水性環(huán)氧酯改性丙烯酸樹(shù)脂的合成,同時(shí)篩選具有環(huán)保防銹性能的顏料、助劑以及具有屏蔽作用的填料,制成水性底面合一防腐涂料。該涂料性能優(yōu)異,同時(shí)具有面漆的裝飾性效果,在組成中基本不含有機(jī)溶劑(尤其是對(duì)人體有害的苯類(lèi)溶劑),用水作分散介質(zhì)及稀釋劑,不燃燒,不爆炸,無(wú)金屬鹽污染,符合